Espacios horizontales (I)

Considere un sitio cerrado cuyas superficies están separadas por un hueco pequeño. Cuando la temperatura de la superficie superior del sitio cerrado es mayor que la temperatura de la superficie interior, las corrientes convectivas están más o menos ausentes y el proceso de transferencia de calor se debe a la conducción a través del espacio. En tal caso el número de Nusselt es igual a la unidad.

Cuando la superficie inferior es más caliente que la superficie superior y el número de Grashof, basado en la separación δ, como longitud característica, es menor que 1 700, entonces el único modo de transferencia de calor es la conducción pura. Para Grδ >1700, se establecen patrones de convección interesantes. Se crea un patrón de celtas exagonales como se ilustra en la figura 9-15. Dichos patrones fueron observados por primera vez por Benard y se lees conoce, por o tanto, como celdas de Bernard. Para Grδ > 50 000, se establece turbulencia y se destruye el patrón de celdas.

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Además del problema de la pared plana, hay otros dos problemas básicos unidimensionales de estado estacionario que consideramos: Dichos problemas son el caso de un cilindro hueco tan largo que las pérdidas en los extremos son desperciables, o bien que sus extremos se encuentran aisladas para evitar pérdida y, además, el caso de una esfera hueca. En ambos problemas, se mantiene constante la temperatura de las superficies interior y exterior. En primer lugar, considere la esfera hueca, como se aprecia en esta figura. Atacamos este problema haciendo un balance de energía en un elemento diferencial de volumen, con el fin de determinar la ecuación diferencial apropiada. Observando que la conducción térmica es constante, que existen condiciones de estado estacionario y que no hay fuentes de calor, escribimos el balance de energía:

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Ejemplo 2: CAPACIDAD CALORICA Y CALOR ESPECIFICO

Un trozo de metal de 50 g que se encuentra a 200º C se sumerge en un envase que contiene 0.4 kg de agua inicialmente a 20º C. Si la temperatura final de equilibrio del sistema mezclado es 22.4º C, calcular: a) el calor específico del material, b) el calor ganado por el agua. Despreciar la transferencia de calor al envase y al medio ambiente. Solución: los datos son cA=4186 J/kgºC, mm = 50g, Tim = 200ºC, mA = 400g, TiA = 20ºC, Tfm=22.4ºC =TfA. a) Al introducir el metal caliente en el agua mas fría, el metal se enfría y el agua se calienta, alcanzando ambos 22.4º C, es decir, el metal pierde calor y el agua gana calor.

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Problema Paredes Compuestas

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Sistemas con resistencia interna despreciable (I)

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